16. Создаем миры

Определения и обозначения

Виртуальный мир — созданная средствами компьютера среда, в которой размещаются объекты и происходят события. Это может быть, например, остров или комната с предметами и персонажами. Понятие помогает представить не один объект, а целое пространство, где всё связано общим замыслом.

Объект виртуального мира — отдельный элемент сцены, например персонаж, предмет или источник света. У объекта можно изменять положение, форму, размеры, цвет и другие свойства. Благодаря этому один и тот же объект можно перемещать, оформлять и настраивать для разных задач.

Трёхмерная модель — цифровое представление предмета, имеющее длину, ширину и высоту. Например, модель дерева передаёт его объёмную форму, а не только плоское изображение. Модели нужны, чтобы создавать узнаваемые предметы и располагать их в пространстве сцены.

Текстура — изображение или узор, который накладывают на поверхность модели, чтобы задать её внешний вид. Она может изображать кору, кирпичную кладку или ткань. Текстура помогает сделать поверхность более похожей на настоящий материал, не меняя объём самой модели.

Как это устроено

Создание мира начинается с замысла, потому что без него непонятно, какие элементы нужны и как они должны работать вместе. Сначала определяют место действия, например остров, комнату или космическую станцию. Затем решают, кто или что там будет находиться и какие события должны происходить. Такой план помогает не добавлять случайные объекты, которые не поддерживают идею мира.

Сцена служит пространством, в котором размещают модели, поэтому её устройство задаёт взаимное расположение объектов. В комнате можно выделить стены, пол и место для мебели, а на острове — берег, лес и площадку. Если заранее продумать устройство сцены, пользователю будет понятнее, где находятся предметы и как они связаны. Сцена объединяет объекты в один мир, но не становится одной большой моделью.

Положение модели задают координатами, то есть числами, указывающими её место в пространстве. Это позволяет точно поставить дом на острове или переместить дерево подальше от него. Внешность объекта меняют отдельно: форму задаёт модель, а цвет и текстура определяют оформление. Такое разделение удобно, потому что можно перекрасить или «переодеть» объект, не создавая его заново.

Освещение и точка наблюдения влияют на то, как пользователь воспринимает сцену. Свет помогает заметить предметы и их детали, а также создаёт различие между освещёнными и затемнёнными участками. Точка наблюдения определяет, с какого места и под каким углом виден мир. Если освещение слишком слабое или ракурс неудачный, важные объекты могут быть плохо различимы.

Мир становится интерактивным, когда действия пользователя или заданные правила меняют состояние объектов. Состояние — это то, каким объект является в данный момент: например, дверь может быть закрыта или открыта. Для реакции задают условие и результат: при нажатии на дверь она открывается. Благодаря правилам сцена не просто выглядит как готовое изображение, а отвечает на действия и события.

Элементы виртуального мира и их назначение

Таблица помогает разложить мир на составляющие и понять, за что отвечает каждая из них. При планировании сцены можно пройти по строкам и проверить, предусмотрены ли пространство, модели, оформление, свет и правила поведения. Если объект выглядит не так, как нужно, сначала выясните, какую именно часть требуется изменить.

Разбор задач

Задача 1. Составить перечень элементов для простого виртуального острова: указать сцену и три объекта. Сначала определим, что является пространством, а что будет размещено в нём. Это позволит не смешивать остров как место действия с отдельными предметами.

1. Выбираем замысел: небольшой остров, на котором можно устроить прогулку.
2. Называем сцену: пространство острова с берегом и участком суши.
3. Добавляем три объекта: дерево, дом и лодку. Все они находятся на сцене, но каждый является отдельным элементом.

Ответ: сцена — остров; объекты — дерево, дом и лодка. При необходимости список можно расширить, например добавить персонажа или источник света.

Задача 2. Разместить дом и дерево на сцене так, чтобы они не пересекались, и подобрать для них подходящие текстуры. Важно разделить две части работы: сначала расположить модели, а затем оформить их поверхности. Так можно проверить и взаимное положение объектов, и соответствие внешнего вида замыслу.

1. Задаём координаты дома и дерева. Выбираем разные места на сцене и проверяем, что модели не занимают одну и ту же область пространства.
2. Смотрим на взаимное расположение: дерево не должно оказаться внутри дома или за пределами сцены. Если объекты соприкасаются нежелательным образом, меняем координаты одного из них.
3. Подбираем текстуры отдельно от размещения: для дома — например, кирпичную или деревянную поверхность, для дерева — изображение коры. Текстуры меняют вид поверхностей, но не перемещают и не перестраивают модели.

Ответ: дом и дерево размещены в разных точках сцены без пересечения; дому назначена подходящая текстура стен, а дереву — текстура коры. Конкретные координаты зависят от размеров сцены и моделей.

Задача 3. Продумать виртуальную комнату, в которой при нажатии на дверь она открывается, а освещение помогает увидеть предметы. Нужно включить в проект как состав сцены, так и поведение одного из объектов. Если описать только дверь и свет, не указав их размещение и правило реакции, замысел останется неполным.

1. Определяем сцену: комната с полом, стенами и местом для предметов. Размещаем в ней дверь, мебель и другие нужные модели.
2. Проверяем координаты двери и предметов, чтобы они находились внутри комнаты и не пересекались. Выбираем точку наблюдения, с которой пользователь сможет увидеть дверь и обстановку.
3. Настраиваем освещение, например добавляем источник света у окна или потолка. Затем задаём правило: если пользователь нажимает на дверь, её состояние меняется с закрытого на открытое.

Ответ: комната включает сцену и расставленные модели, освещение делает предметы различимыми, а правило задаёт открывание двери при нажатии. Для проверки нужно осмотреть сцену и выполнить действие пользователя.

Типичные ошибки

Путать модель со всей сценой. Модель — отдельный объект, а сцена объединяет объекты в общее пространство. Путаница возникает, когда называют домом или деревом всю созданную комнату либо остров. Проверьте себя: если элемент можно отдельно переместить или заменить, скорее всего, это объект, а не вся сцена.

Считать текстуру частью формы модели. Текстура меняет оформление поверхности, но сама по себе не задаёт объём. Ошибку допускают, потому что изображение коры или кирпича может выглядеть очень реалистично. Чтобы проверить различие, представьте ту же модель без текстуры: её форма останется, а рисунок поверхности изменится.

Размещать объекты без учёта координат и взаимного положения. Тогда модели могут пересекаться или оказаться за пределами нужной области. Так происходит, если оценивать только внешний вид и не проверять, где именно находится каждый объект. Сверьте их координаты и осмотрите сцену с нескольких точек наблюдения.

Описывать интерактивность только внешним видом объекта. Красивая дверь сама по себе не откроется при нажатии: ей нужно задать правило поведения. Ошибка возникает, когда путают изображение объекта с его реакцией на события. Проверьте, указаны ли действие или условие и изменение состояния, которое должно за ним последовать.

Связь с другими темами

Для работы с виртуальными мирами полезны навыки, которые уже встречались при работе с файлами и программами: нужно уметь сохранять результаты и управлять объектами мышью и клавиатурой. Координаты связывают создание миров с геометрией, поскольку описывают положение предметов в пространстве. Работа с моделями и их поверхностями продолжает знакомство с компьютерной графикой. Правила реакции объектов, в свою очередь, подводят к анимации и программированию интерактивных приложений.

Что запомнить

• Виртуальный мир состоит из сцены и размещённых в ней объектов.
• Трёхмерная модель передаёт форму объекта.
• Текстура задаёт внешний вид поверхности модели.
• Координаты помогают размещать объекты в пространстве.
• Освещение и точка наблюдения влияют на восприятие сцены.
• Интерактивность возникает, когда объекты реагируют на действия или события.